Ozon v oznaki periodnega sistema. Tako drugačen ozon: pet dejstev o plinu, ki lahko reši in ubije

OZON O3 (iz grškega vonja po ozonu) je alotropna modifikacija kisika, ki lahko obstaja v vseh treh agregacijskih stanjih. Ozon je nestabilna spojina in tudi kadar sobna temperatura počasi razpade na molekularni kisik, vendar ozon ni radikal.

Fizične lastnosti

Molekulska masa = 47,9982 g/mol. Plinasti ozon ima gostoto 2,144 10-3 g/cm3 pri tlaku 1 atm in 29°C.

Ozon je posebna snov. Je izredno nestabilen in z naraščajočo koncentracijo zlahka nesorazmeren glede na splošna shema: 2O3 -\u003e 3O2 V plinasti obliki ima ozon modrikast odtenek, opazen, ko je vsebnost ozona v zraku 15-20%.

Ozon je v normalnih pogojih plin ostrega vonja. Pri zelo nizkih koncentracijah vonj ozona zaznamo kot prijetno svežino, z naraščajočo koncentracijo pa postane neprijeten. Vonj zamrznjenega perila je vonj po ozonu. Na to se je enostavno navaditi.

Njegova glavna količina je koncentrirana v tako imenovanem "ozonskem pasu" na nadmorski višini 15-30 km. Na površini zemlje je koncentracija ozona veliko manjša in popolnoma varna za živa bitja; obstaja celo mnenje, da njegova popolna odsotnost negativno vpliva tudi na uspešnost osebe.

Pri koncentracijah okoli 10 MPC se ozon zelo dobro počuti, po nekaj minutah pa občutek skoraj popolnoma izgine. To je treba upoštevati pri delu z njim.

Vendar pa ozon zagotavlja tudi ohranjanje življenja na Zemlji, ker. Ozonska plast zadržuje za žive organizme in rastline najbolj škodljiv del UV sevanja Sonca z valovno dolžino manj kot 300 nm, skupaj s CO2 absorbira infrardeče sevanje Zemlje in preprečuje njeno ohlajanje.

Ozon je v vodi bolj topen kot kisik. V vodi se ozon razgradi veliko hitreje kot v plinski fazi, prisotnost nečistoč, predvsem kovinskih ionov, pa izjemno močno vpliva na hitrost razgradnje.

Slika 1. Razgradnja ozona v različne vrste voda pri temperaturi 20 °C (1 - bidestilat; 2 - destilat; 3 - voda iz pipe; 4 - filtrirana jezerska voda)

Silikagel in aluminijev gel dobro adsorbira ozon. Pri delnem tlaku ozona, na primer 20 mm Hg. Art., in pri 0 ° C silikagel absorbira približno 0,19 % ozona po masi. Pri nizke temperature adsorpcija se znatno zmanjša. V adsorbiranem stanju je ozon zelo stabilen. Ionizacijski potencial ozona je 12,8 eV.

Kemijske lastnosti ozona

Razlikujejo se po dveh glavnih značilnostih - nestabilnosti in oksidacijski sposobnosti. Pomešan z zrakom v majhnih koncentracijah se razpada razmeroma počasi, z dvigom temperature pa se njegova razgradnja pospeši in postane zelo hitra pri temperaturah nad 100 °C.

Prisotnost NO2, Cl v zraku, pa tudi katalitični učinek kovinskih oksidov - srebra, bakra, železa, mangana - pospešujeta razgradnjo ozona. Ozon ima tako močne oksidativne lastnosti, ker se eden od atomov kisika zelo zlahka odcepi od njegove molekule. Z lahkoto prehaja v kisik.

Ozon oksidira večino kovin pri običajnih temperaturah. Kisle vodne raztopine ozona so precej stabilne, v alkalnih raztopinah se ozon hitro uniči. Kovine s spremenljivo valenco (Mn, Co, Fe itd.), številni oksidi, peroksidi in hidroksidi učinkovito uničujejo ozon. večina kovinske površine prekrita z oksidnim filmom v najvišjem valenčnem stanju kovine (na primer PbO2, AgO ali Ag2O3, HgO).

Ozon oksidira vse kovine, razen kovin zlata in platinske skupine, reagira z večino drugih elementov, razgrajuje vodikove halogenide (razen HF), pretvarja nižje okside v višje itd.

Ne oksidira zlata, platine, iridija, zlitine 75% Fe + 25% Cr. Pretvori črni svinčev sulfid PbS v beli sulfat PbSO4, anhidrid arzena As2O3 v arzen As2O5 itd.

Reakcija ozona s kovinskimi ioni spremenljive valence (Mn, Cr in Co) v Zadnja leta najde praktična uporaba za sintezo intermediatov za barvila, vitamin PP (izonikotinska kislina) itd. Mešanice soli mangana in kroma v kisli raztopini, ki vsebuje oksidativno spojino (na primer metilpiridini), oksidira ozon. V tem primeru ioni Cr3+ prehajajo v Cr6+ in oksidirajo metilpiridine le pri metilnih skupinah. V odsotnosti kovinskih soli se uniči pretežno aromatično jedro.

Ozon reagira tudi s številnimi plini, ki so prisotni v ozračju. Vodikov sulfid H2S v kombinaciji z ozonom sprošča prosto žveplo, žveplov anhidrid SO2 se spremeni v žveplov SO3; dušikov oksid N2O - v NO se dušikov oksid NO hitro oksidira v NO2, nato pa NO2 reagira tudi z ozonom in na koncu nastane N2O5; amoniak NH3 - v dušikovo amonijevo sol NH4NO3.

Ena najpomembnejših reakcij ozona z anorganske snovi- razgradnja kalijevega jodida. Ta reakcija se pogosto uporablja za kvantitativno določanje ozona.

V nekaterih primerih ozon reagira tudi s trdnimi snovmi in tvori ozonide. Izolirani ozonidi alkalijske kovine, zemeljskoalkalijske kovine: stroncij, barij in temperatura njihove stabilizacije se poveča v navedeni seriji; Ca(O3) 2 je stabilen pri 238 K, Ba(O3) 2 pri 273 K. Ozonidi se razgradijo v superperoksid, na primer NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Pri reakcijah ozona z organskimi spojinami nastajajo tudi različni ozonidi.

Ozon oksidira številne organske snovi, nasičene, nenasičene in ciklične ogljikovodike. Objavljenih je bilo veliko del o preučevanju sestave produktov reakcije ozona z različnimi aromatični ogljikovodiki: benzen, ksileni, naftalen, fenantren, antracen, benzantracen, difenilamin, kinolin, akrilna kislina in drugi Beli indigo in številna druga organska barvila, zaradi katerih se uporablja tudi za beljenje tkanin.

Hitrost reakcije ozona z dvojno vezjo C=C je 100.000-krat hitrejša od reakcijske hitrosti ozona z eno C-C povezava. Zato na gume in gume vpliva predvsem ozon. Ozon reagira z dvojno vezjo in tvori vmesni kompleks:

Ta reakcija poteka precej hitro že pri temperaturah pod 0°C. V primeru nasičenih spojin je ozon iniciator običajne oksidacijske reakcije:

Zanimiva je interakcija ozona z nekaterimi organskimi barvili, ki v prisotnosti ozona v zraku močno fluorescirajo. To so na primer eihrozin, riboflavin in luminol (triaminoftalhidrazid), predvsem pa rodamin-B in njemu podoben rodamin-C.

Visoko oksidacijske lastnosti ozon, uničevanje organskih snovi in ​​oksidacijo kovin (zlasti železa) v netopno obliko, sposobnost razgradnje vodotopnih plinastih spojin, nasičenost vodnih raztopin s kisikom, nizka obstojnost ozona v vodi in samouničenje njegovih nevarnih lastnosti za ljudje – vse to skupaj naredi ozon najbolj privlačno snov za pripravo sanitarne vode in čiščenje različnih odpadnih voda.

Sinteza ozona

Ozon nastane v plinastem mediju, ki vsebuje kisik, če nastanejo pogoji, pod katerimi kisik disociira na atome. To je možno pri vseh oblikah električnega razelektritve: sijaj, lok, iskra, korona, površinska, pregradna, brezelektrična itd. Glavni vzrok disociacije je trk molekularnega kisika z elektroni, pospešenimi v električnem polju.

Poleg razelektritve disociacijo kisika povzročajo UV sevanje z valovno dolžino manj kot 240 nm in različni visokoenergetski delci: alfa, beta, gama delci, rentgenski žarki itd. Ozon nastaja tudi z elektrolizo vode.

V skoraj vseh virih nastajanja ozona obstaja skupina reakcij, zaradi katerih se ozon razgradi. Motijo ​​nastajanje ozona, vendar res obstajajo in jih je treba upoštevati. To vključuje toplotno razgradnjo v volumnu in na stenah reaktorja, njegove reakcije z radikali in vzbujenimi delci, reakcije z dodatki in nečistočami, ki lahko pridejo v stik s kisikom in ozonom.

Celoten mehanizem je sestavljen iz velikega števila reakcij. Prave instalacije, ne glede na to, po katerem principu delujejo, kažejo visoke stroške energije za proizvodnjo ozona. Učinkovitost generatorja ozona je odvisna od tega, kakšna - polna ali aktivna - moč je izračunana na enoto mase ustvarjenega ozona.

pregradni izpust

Pregradna razelektritev se razume kot razelektritev, ki nastane med dvema dielektrikoma ali dielektrikom in kovino. Ker je električni tokokrog prekinjen z dielektrikom, se napaja samo izmenični tok. Ozonator, ki je blizu sodobnim, je prvič predlagal Siemens leta 1897.

Pri nizki moči ozonizatorja ni mogoče ohladiti, saj se sproščena toplota odnese s tokom kisika in ozona. V industrijski proizvodnji se ozon sintetizira tudi v obločnih ozonizatorjih (plazemske gorilnike), v žarečih generatorjih ozona (laserji) in površinskih razelektritvah.

Fotokemijska metoda

Večina ozona, proizvedenega na Zemlji, nastane v naravi s fotokemičnimi procesi. V praktični človeški dejavnosti imajo metode fotokemične sinteze manjšo vlogo kot sinteze pri pregradnem izpustu. Glavno področje njihove uporabe je pridobivanje srednjih in nizkih koncentracij ozona. Takšne koncentracije ozona so potrebne na primer pri preskušanju odpornosti gumijastih izdelkov proti razpokanju pod vplivom atmosferskega ozona. V praksi se za proizvodnjo ozona po tej metodi uporabljajo živosrebrne in ksenonske ekscimerne sijalke.

Metoda elektrolitske sinteze

Prva omemba nastajanja ozona v elektrolitskih procesih sega v leto 1907. Vendar mehanizem njegovega nastanka doslej ostaja nejasen.

Običajno se kot elektrolit uporabljajo vodne raztopine perklorovodikove ali žveplove kisline, elektrode so izdelane iz platine. Uporaba kislin, označenih z O18, je pokazala, da se pri tvorbi ozona ne odpovejo kisiku. Zato bi morala bruto shema upoštevati samo razgradnjo vode:

H2O + O2 -> O3 + 2H+ + e-

z možno vmesno tvorbo ionov ali radikalov.

Nastajanje ozona pod vplivom ionizirajočega sevanja

Ozon nastane v številnih procesih, ki jih spremlja vzbujanje molekule kisika bodisi s svetlobo ali električno polje. Pri obsevanju kisika z ionizirajočim sevanjem se lahko pojavijo tudi vzbujene molekule in opazimo nastanek ozona. Nastajanje ozona pod delovanjem ionizirajočega sevanja še ni bilo uporabljeno za sintezo ozona.

Nastajanje ozona v mikrovalovnem polju

Ko smo skozi mikrovalovno polje spustili curek kisika, smo opazili nastanek ozona. Ta proces je bil malo raziskan, čeprav se generatorji, ki temeljijo na tem pojavu, pogosto uporabljajo v laboratorijski praksi.

Uporaba ozona v vsakdanjem življenju in njegov vpliv na človeka

Ozoniranje vode, zraka in drugih snovi

Ozonirana voda ne vsebuje strupenih halometanov - tipičnih nečistoč sterilizacije vode s klorom. Postopek ozoniranja poteka v penečih kopelih ali mešalnikih, v katerih vodo, prečiščeno iz suspenzij, mešamo z ozoniziranim zrakom ali kisikom. Pomanjkljivost postopka je hitro uničenje O3 v vodi (razpolovna doba 15-30 minut).

Ozoniranje se uporablja tudi v Prehrambena industrija za sterilizacijo hladilnikov, skladišč, odpravljanje neprijetnega vonja; v medicinski praksi - za razkuževanje odprtih ran in zdravljenje nekaterih kroničnih bolezni (trofične razjede, glivične bolezni), ozoniranje venske krvi, fiziološke raztopine.

Sodobni ozonizatorji, pri katerih ozon nastaja z električno razelektritvijo v zraku ali kisiku, so sestavljeni iz generatorjev ozona in virov energije ter so sestavni del naprave za ozoniranje, vključno s pomožnimi napravami, poleg ozonizatorjev.

Ozon je trenutno plin, ki se uporablja v tako imenovanih ozonskih tehnologijah: čiščenje in priprava pitna voda, čiščenje odpadne vode(gospodinjske in industrijske odpadne vode), odpadni plini itd.

Glede na tehnologijo uporabe ozona je lahko produktivnost generatorja ozona od delčkov grama do desetine kilogramov ozona na uro. Za plinsko sterilizacijo medicinskih instrumentov in manjše opreme se uporabljajo posebni ozonizatorji. Sterilizacija se izvaja v umetno navlaženem ozonsko-kiskovem okolju, ki napolni sterilizacijsko komoro. Sterilizacijski cikel je sestavljen iz stopnje zamenjave zraka v sterilizacijski komori z navlaženo mešanico ozon-kisika, stopnje sterilizacijske izpostavljenosti in stopnje zamenjave zmesi ozon-kisik v komori z mikrobiološko prečiščenim zrakom.

Ozonizatorji, ki se uporabljajo v medicini za ozonoterapijo, imajo širok razpon regulacije koncentracije zmesi ozon-kisik. Zagotovljena natančnost ustvarjene koncentracije zmesi ozon-kisik je nadzorovana s sistemom avtomatizacije ozonatorja in se samodejno vzdržuje.

Biološki učinek ozona

Biološki učinek ozona je odvisen od načina njegove uporabe, odmerka in koncentracije. Številni njegovi učinki se zdijo v različnih stopnjah v različnih koncentracijskih območjih. Osnova terapevtskega učinka ozonske terapije je uporaba mešanic ozon-kisik. Visok redoks potencial ozona povzroča njegov sistemski (obnova homeostaze kisika) in lokalni (izrazito razkužilo) terapevtski učinek.

Prvič ozon antiseptik uporabljal A. Wolff leta 1915 za zdravljenje okuženih ran. V zadnjih letih se ozonoterapija uspešno uporablja na skoraj vseh področjih medicine: v urgentni in gnojni kirurgiji, splošni in infekcijski terapiji, ginekologiji, urologiji, gastroenterologiji, dermatologiji, kozmetologiji itd. Uporaba ozona je posledica njegovega edinstvenega spektra. učinkov na telo, vklj. imunomodulatorno, protivnetno, baktericidno, protivirusno, fungicidno itd.

Vendar pa ni mogoče zanikati, da metode uporabe ozona v medicini kljub očitnim prednostim v številnih bioloških kazalnikih še niso bile široko uporabljene. Po literaturnih podatkih so visoke koncentracije ozona absolutno baktericidne za skoraj vse seve mikroorganizmov. Zato se ozon v klinični praksi uporablja kot univerzalni antiseptik pri sanaciji infekcijskih in vnetnih žarišč različne etiologije in lokalizacije.

V literaturi so podatki o povečana učinkovitost antiseptična sredstva po ozoniranju pri zdravljenju akutnih gnojnih kirurških bolezni.

Sklepi o domači uporabi ozona

Najprej je treba brezpogojno potrditi dejstvo uporabe ozona v praksi zdravljenja na številnih področjih medicine, kot terapevtsko in razkuževalno sredstvo, vendar še ni mogoče govoriti o njegovi široki uporabi.

Ozon zazna oseba z najmanj stranskimi učinki. alergijske manifestacije. In tudi če je v literaturi mogoče najti omembo individualne intolerance na O3, potem teh primerov ni mogoče primerjati na primer s klornimi in drugimi halogeniranimi antibakterijskimi zdravili.

Ozon je triatomski kisik in je okolju najbolj prijazen. Kdo ne pozna njegovega vonja po "svežini" - v vročih poletnih dneh po nevihti?! Njegovo stalno prisotnost v zemeljskem ozračju doživlja vsak živi organizem.

Pregled temelji na gradivu z interneta.

Ozon je plin. Za razliko od mnogih drugih ni pregleden, ampak je značilna barva in celo vonj. Prisoten je v našem ozračju in je ena njegovih najpomembnejših sestavin. Kakšna je gostota ozona, njegova masa in druge lastnosti? Kakšna je njegova vloga v življenju planeta?

modri plin

V kemiji ozon nima ločenega mesta v periodnem sistemu. To je zato, ker ni element. Ozon je alotropna modifikacija ali variacija kisika. Tako kot v O2 je njegova molekula sestavljena samo iz atomov kisika, vendar nima dveh, ampak treh. Zato je kemična formula izgleda kot O3.

Ozon je plin modra barva. Ima izrazit oster vonj, ki spominja na klor, če je koncentracija previsoka. Se spomnite vonja po svežini v dežju? To je ozon. Zahvaljujoč tej lastnosti je dobil ime, saj je iz starogrškega jezika "ozon" "vonj".

Molekula plina je polarna, atomi v njej so povezani pod kotom 116,78°. Ozon nastane, ko je prosti atom kisika vezan na molekulo O2. To se zgodi med različnimi reakcijami, na primer oksidacijo fosforja, električnim razelektritvijo ali razgradnjo peroksidov, med katerimi se sproščajo atomi kisika.

Lastnosti ozona

V normalnih pogojih obstaja ozon z molekulsko maso skoraj 48 g/mol. Je diamagnetičen, torej ga magnet ne more pritegniti, tako kot srebro, zlato ali dušik. Gostota ozona je 2,1445 g/dm³.

V trdnem stanju ozon pridobi modrikasto črno barvo, v tekočem stanju indigo barvo, ki je blizu vijolične. Vrelišče je 111,8 stopinj Celzija. Pri temperaturi nič stopinj se raztopi v vodi (samo v čisti vodi) desetkrat bolje kot kisik. Dobro se meša z dušikom, fluorom, argonom in pod določenimi pogoji s kisikom.

Pod delovanjem številnih katalizatorjev se zlahka oksidira, pri tem pa se sproščajo prosti kisikovi atomi. Če se povežete z njim, se takoj vžge. Snov je sposobna oksidirati skoraj vse kovine. Samo platina in zlato nista podvržena njegovemu delovanju. Uničuje različne organske in aromatične spojine. Ob stiku z amoniakom tvori amonijev nitrit, uniči dvojne ogljikove vezi.

Ker je ozon prisoten v ozračju v visokih koncentracijah, se spontano razgradi. V tem primeru se sprosti toplota in nastane molekula O2. Višja kot je njegova koncentracija, močnejša je reakcija sproščanja toplote. Ko je vsebnost ozona več kot 10 %, ga spremlja eksplozija. Z naraščajočo temperaturo in padanjem tlaka ali v stiku z organskimi snovmi pride do hitrejšega razpada O3.

Zgodovina odkritij

V kemiji je bil ozon znan šele v 18. stoletju. Odkrili so ga leta 1785 zaradi vonja, ki ga je fizik Van Marum slišal ob delujočem elektrostatičnem stroju. Še 50 let pozneje se v znanstvenih poskusih in raziskavah nikakor ni pojavil.

Znanstvenik Christian Schönbein je leta 1840 preučeval oksidacijo belega fosforja. Med poskusi mu je uspelo izolirati neznano snov, ki jo je poimenoval "ozon". Kemik se je lotil preučevanja njegovih lastnosti in opisal metode za pridobivanje na novo odkritega plina.

Kmalu so se raziskavi snovi pridružili tudi drugi znanstveniki. Slavni fizik Nikola Tesla je zgradil celo prvo v zgodovini.Industrijska uporaba O3 se je začela konec 19. stoletja s pojavom prvih naprav za oskrbo domov s pitno vodo. Snov je bila uporabljena za dezinfekcijo.

Ozon v ozračju

Našo Zemljo obdaja nevidna zračna lupina – atmosfera. Brez tega bi bilo življenje na planetu nemogoče. Komponente atmosferski zrak: kisik, ozon, dušik, vodik, metan in drugi plini.

Ozon ne obstaja sam po sebi in se pojavi le kot posledica kemične reakcije. Blizu površja Zemlje nastane zaradi električnih razelektritev strele med nevihto. Na nenaraven način se pojavi zaradi izpušnih plinov avtomobilov, tovarn, bencinskih hlapov in delovanja termoelektrarn.

Ozon v spodnjih plasteh atmosfere imenujemo površinski ali troposferski. Obstaja tudi stratosferski. Nastane pod vplivom ultravijolično sevanje ki prihajajo od sonca. Nastane na razdalji 19-20 kilometrov nad površino planeta in se razteza do višine 25-30 kilometrov.

Stratosferski O3 tvori ozonsko plast planeta, ki ga ščiti pred močnim sončnim sevanjem. Absorbira približno 98 % ultravijoličnega sevanja z valovno dolžino, ki zadostuje za nastanek raka in opeklin.

Uporaba snovi

Ozon je odličen oksidant in uničevalec. Ta lastnost se že dolgo uporablja za čiščenje pitne vode. Snov škodljivo vpliva na bakterije in viruse, ki so nevarni za ljudi, in ko se oksidira, se sama spremeni v neškodljiv kisik.

Lahko ubije celo organizme, odporne na klor. Poleg tega se uporablja za čiščenje odpadne vode iz škodljivih za okolje naftni derivati, sulfidi, fenoli itd. Takšne prakse so pogoste predvsem v ZDA in nekaterih evropskih državah.

Ozon se v medicini uporablja za razkuževanje instrumentov, v industriji se uporablja za beljenje papirja, čiščenje olj, pridobivanje različne snovi. Uporaba O3 za čiščenje zraka, vode in prostorov se imenuje ozoniranje.

Ozon in človek

Kljub vsem uporabnim lastnostim je ozon lahko nevaren za ljudi. Če je v zraku več plina, kot ga človek lahko prenese, se zastrupitvi ni mogoče izogniti. V Rusiji je dovoljena stopnja je 0,1 μg / l.

Če je ta meja presežena, se pojavijo značilni znaki kemične zastrupitve, kot npr glavobol, draženje sluznice, omotica. Ozon zmanjšuje odpornost telesa na okužbe, ki se prenašajo skozi dihala, znižuje pa tudi krvni tlak. Pri koncentraciji plina nad 8-9 μg / l je možna pljučni edem in celo smrt.

Hkrati je ozon v zraku precej enostavno prepoznati. Vonj "svežine", klora ali "rakov" (kot je trdil Mendelejev) je jasno slišen tudi pri nizki vsebnosti snovi.

V nadaljevanju se bomo zadržali na pridobivanju kisika iz zraka, za zdaj pa se bomo odpravili v prostor, kjer delujejo elektromotorji in v katerem smo namenoma izklopili prezračevanje.

Ti motorji sami po sebi ne morejo služiti kot vir onesnaženja zraka, saj ne porabijo ničesar iz zraka in ničesar ne spuščajo v zrak. Vendar se pri dihanju tukaj čuti nekaj draženja v grlu. Kaj se je zgodilo z zrakom, ki je bil čist pred zagonom motorjev?

V tem prostoru delujejo tako imenovani kolektorski motorji. Na gibljivih kontaktih motorja - lamelah - se pogosto tvori iskra. V iskri pri visoki temperaturi se molekule kisika združijo med seboj in tvorijo ozon (O 3).

Molekula kisika je sestavljena iz 2 atomov, ki vedno kažeta dve valenci (0 = 0).

Kako si predstavljati strukturo molekule ozona? Valence kisika se ne more spremeniti: atomi kisika v ozonu morajo imeti tudi dvojno vez. Zato je molekula ozona običajno prikazana kot trikotnik, v vogalih katerega so 3 atomi kisika.

ozon- plin modrikaste barve z ostrim specifičnim vonjem. Nastajanje ozona iz kisika poteka z veliko absorpcijo toplote.

Beseda "ozon" je vzeta iz grškega "allos" - drug in "tropos" - obrat in pomeni tvorba. preproste snovi iz istega elementa.

Ozon je alotropna modifikacija kisika. To je preprosta snov. Njegova molekula je sestavljena iz 3 atomov kisika. V tehnologiji se ozon proizvaja v posebnih napravah, imenovanih ozonizatorji.

V teh napravah kisik prehaja skozi cev, v kateri je nameščena elektroda, povezana z visokonapetostnim virom toka. Druga elektroda je žica, navita na zunanji strani cevi. Med elektrodama nastane električna razelektritev, v kateri iz kisika nastane ozon. Kisik, ki zapusti ozonator, vsebuje približno 15 odstotkov ozona.

Ozon nastane tudi, ko je kisik izpostavljen žarkom radioaktivnega elementa radija ali močnemu toku ultravijoličnih žarkov. Oddajajo kvarčne sijalke, ki se pogosto uporabljajo v medicini ultravijolični žarki. Zato v sobi, kjer sem dolgo delal kvarčna svetilka zrak postane zadušljiv.

Ozon lahko pridobimo tudi kemično – z delovanjem koncentrirane žveplove kisline na kalijev permanganat ali z oksidacijo mokrega fosforja.

Molekule ozona so zelo nestabilne in se zlahka razgradijo v molekularni in atomski kisik (О 3 = O 2 + O). Ker atomski kisik izjemno enostavno oksidira različne spojine, je ozon močan oksidant. Pri sobni temperaturi zlahka oksidira živo srebro in srebro, ki sta v kisikovi atmosferi precej stabilna.

Pod vplivom ozona se organska barvila razbarvajo, izdelki iz gume pa se uničijo, izgubijo elastičnost in pri rahlem stiskanju počijo.

Gorljive snovi, kot so eter, alkohol, svetlobni plin, se vžgejo, ko so v stiku z močno ozoniziranim zrakom. Vžge se tudi vata, skozi katero poteka ozoniziran zrak.

Močne oksidativne lastnosti ozona se uporabljajo za razkuževanje zraka in vode. Ozoniran zrak, ki prehaja skozi vodo, uniči patogene bakterije v njej in nekoliko izboljša njen okus in barvo.

Ozoniranje zraka z namenom uničevanja škodljivih bakterij se ne uporablja široko, saj je za učinkovito čiščenje zraka potrebna znatna koncentracija ozona, v visoki koncentraciji pa je škodljiv za zdravje ljudi - povzroči hudo zadušitev.

V majhnih koncentracijah je ozon celo prijeten. To se na primer zgodi po nevihti, ko se iz kisika zraka tvori ozon v ogromni električni iskri utripajoče strele, ki se postopoma porazdeli v ozračju in povzroči lahek, prijeten občutek pri dihanju. Enako doživljamo v gozdu, predvsem v gostem borovem gozdu, kjer se pod vplivom kisika oksidirajo različne organske smole s sproščanjem ozona. Terpentin, ki je del smole iglavcev, oksidira še posebej enostavno. Zato v iglavci Zrak vedno vsebuje določeno količino ozona.

Pri zdrava oseba zrak borovega gozda povzroča prijeten občutek. In za osebo z bolnimi pljuči je ta zrak koristen in potreben za zdravljenje. Sovjetska država uporablja bogate borove gozdove v različnih regijah naše države in tam ustvarja zdravstvene sanatorije.

Ozon (Oz) je brezbarven plin z dražečim, ostrim vonjem. Molekulska teža 48 g/mol, gostota glede na zrak 1,657 kg/m. Koncentracija ozona v zraku na pragu vonja doseže 1 mg/m2. V nizkih koncentracijah na ravni 0,01-0,02 mg/m (5-krat nižje od največje dovoljene koncentracije za človeka) ozon daje zraku značilen vonj po svežini in čistosti. Tako je na primer po nevihti subtilni vonj ozona vedno povezan s čistim zrakom.

Znano je, da je molekula kisika sestavljena iz 2 atomov: 0 2 . Pod določenimi pogoji lahko molekula kisika disociira, t.j. razpade na 2 ločena atoma. V naravi so ti pogoji: nastali med nevihto med izpusti atmosferske elektrike in v zgornje plasti atmosfere, pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca (zemeljski ozonski plašč). Vendar atom kisika ne more obstajati ločeno in se nagiba k ponovni združitvi. Med takšno preureditev nastanejo 3-atomske molekule.

Molekula, sestavljena iz 3 atomov kisika, se imenuje ozon ali aktiviran kisik alotropna modifikacija kisika in ima molekularna formula 0 3 (d = 1,28 A, q = 11,6,5°).

Treba je opozoriti, da je vez tretjega atoma v molekuli ozona relativno šibka, kar povzroča nestabilnost molekule kot celote in njeno nagnjenost k samorazpadu. Prav zaradi te lastnosti je ozon močan oksidant in izjemno učinkovito razkužilo.

Ozon je v naravi zelo razširjen. Vedno nastaja v zraku med nevihto zaradi atmosferske elektrike, pa tudi pod vplivom kratkovalovnega sevanja in hitrih tokov delcev med naravnim razpadom radioaktivnih snovi v jedrske reakcije, kozmično sevanje itd. Do nastanka ozona prihaja tudi pri izhlapevanju vode z velikih površin, predvsem pri taljenju snega, oksidaciji smolnatih snovi ter fotokemični oksidaciji nenasičenih ogljikovodikov in alkoholov. Povečano nastajanje ozona v zraku iglavcev in na morski obali je mogoče pojasniti z oksidacijo drevesne smole in morskih alg. Tako imenovana ozonosfera, ki nastane v zgornji atmosferi, je zaščitni sloj zemeljska biosfera zaradi dejstva, da ozon intenzivno absorbira biološko aktivno UV sevanje sonca (z valovno dolžino manj kot 290 nm).

Ozon se v površinsko plast ozračja prinese iz spodnje stratosfere. Koncentracija ozona v ozračju se giblje od 0,08-0,12 mg/m2. Vendar se pred zorenjem kumulusnih oblakov poveča ionizacija ozračja, zaradi česar se tvorba ozona znatno poveča, njegova koncentracija v zraku lahko preseže 1,3 mg/m3.

Ozon je zelo aktivna, alotropna oblika kisika. Nastajanje ozona iz kisika je izraženo z enačbo

3O2 \u003d 20 3 - 285 kJ / mol, (1)

iz česar sledi, da je standardna entalpija nastajanja ozona pozitivna in enaka 142,5 kJ/mol. Poleg tega, kot kažejo koeficienti enačbe, v teku te reakcije dobimo dve molekuli iz treh molekul plina, to pomeni, da se entropija sistema zmanjša. Posledično je tudi standardni odklon Gibbsove energije v obravnavani reakciji pozitiven (163 kJ/mol). Tako reakcija pretvorbe kisika v ozon ne more potekati spontano, za njeno izvedbo je potrebna energija. Obratna reakcija - razpad ozona poteka spontano, saj se med tem procesom Gibbsova energija sistema zmanjša. Z drugimi besedami, ozon je nestabilna snov, ki se hitro rekombinira in se spremeni v molekularni kisik:

20z = 302 + 285 kJ/mol. (2)

Hitrost reakcije je odvisna od temperature, tlaka zmesi in koncentracije ozona v njej. Pri normalni temperaturi in tlaku reakcija poteka počasi, pri povišanih temperaturah se razgradnja ozona pospeši. Pri nizkih koncentracijah (brez tujih nečistoč) v normalnih pogojih se ozon razgrajuje precej počasi. S povečanjem temperature na 100 °C ali več se stopnja razgradnje znatno poveča. Mehanizem razpada ozona, ki vključuje homogene in heterogene sisteme, je precej zapleten in odvisen od zunanjih pogojev.

Glavne fizikalne lastnosti ozona so predstavljene v tabeli 1.

Poznavanje fizikalnih lastnosti ozona je potrebno za njegovo pravilno uporabo v tehnoloških procesih v neeksplozivnih koncentracijah, za sintezo in razgradnjo ozona v optimalnih varnih načinih ter za oceno njegovega delovanja v različnih medijih.

Za lastnosti ozona je značilna njegova aktivnost proti sevanjem različnih spektralnih sestav. Ozon intenzivno absorbira mikrovalovno, infrardečo in ultravijolično sevanje.

Ozon je kemično agresiven in zlahka vstopi v kemične reakcije. V reakciji z organskimi snovmi povzroča različne oksidativne reakcije pri relativno nizki temperaturi. To zlasti temelji na baktericidnem učinku ozona, ki se uporablja za razkuževanje vode. Oksidacijski procesi, ki jih sproži ozon, so pogosto verižni.

Kemična aktivnost ozona je v večji meri posledica dejstva, da disociacija molekule

0 3 ->0 2 + O (3)

zahteva porabo energije nekaj več kot 1 eV. Ozon zlahka daruje atom kisika, ki je zelo aktiven. V nekaterih primerih se lahko molekula ozona popolnoma veže na organske molekule in tvori nestabilne spojine, ki se pod vplivom temperature ali svetlobe zlahka razgradijo in tvorijo različne spojine, ki vsebujejo kisik.

Reakcijam ozona z organskimi snovmi je bilo posvečenih veliko raziskav, v katerih je bilo dokazano, da ozon prispeva k vključevanju kisika v oksidativne procese, da se nekatere oksidacijske reakcije začnejo pri nižjih temperaturah, ko reagente obdelamo z ozoniranim kisikom. .

Ozon aktivno reagira z aromatičnimi spojinami; v tem primeru lahko reakcija poteka tako z ali brez uničenja aromatičnega jedra.

Pri reakcijah ozona z natrijem, kalijem, rubidijem, cezijem, ki gredo skozi vmesni nestabilen kompleks M + Oˉ H + O3ˉ, ki mu sledi reakcija z ozonom, nastanejo ozonidi. Ion Оˉ 3 lahko nastane tudi v reakcijah z organskimi spojinami.

Za industrijske namene se ozon pridobiva s predelavo atmosferskega zraka ali kisika v posebnih napravah - ozonizatorjih. Razvili so zasnove ozonizatorjev, ki delujejo pri povečani tokovni frekvenci (500-2000 Hz) in ozonizatorjev s kaskadno razelektritvijo, ki ne zahtevajo predhodne priprave zraka (čiščenja, sušenja) in hlajenja elektrod. Energijski izkoristek ozona v njih doseže 20–40 g/kWh.

Prednost ozona v primerjavi z drugimi oksidanti je, da se ozon na mestu porabe lahko pridobi iz atmosferskega kisika, kar ne zahteva dostave reagentov, surovin ipd. Proizvodnja ozona ne spremlja sproščanje ozona. kumulativno škodljive snovi. Ozon je enostavno nevtralizirati. Stroški ozona so relativno nizki.

Od vseh znanih oksidantov v naravnih bioprocesih sodelujeta le kisik in omejen nabor peroksidnih spojin.

Kakšna je formula za ozon? Poskusimo skupaj ugotoviti posebne značilnosti te kemikalije.

Alotropna modifikacija kisika

Molekularna formula ozona v kemiji O 3 . Njena relativna molekulska masa je 48. V sestavi spojine so trije atomi O. Ker formula kisika in ozona vključuje enako kemični element, v kemiji se imenujejo alotropne modifikacije.

Fizične lastnosti

V normalnih pogojih je kemična formula ozona plinasta snov s specifičnim vonjem in svetlo modro barvo. V naravi, dano kemična spojinačutiti med sprehodom po nevihti skozi borov gozd. Ker je formula ozona O 3, je 1,5-krat težji od kisika. V primerjavi z O 2 je topnost ozona veliko večja. Pri ničelni temperaturi se 49 volumnov zlahka raztopi v 100 volumnih vode. V majhnih koncentracijah snov nima lastnosti strupenosti, ozon je strup le v velikih količinah. Najvišja dovoljena koncentracija se šteje za 5 % količine O 3 v zraku. V primeru močnega hlajenja se zlahka utekočini, ko temperatura pade na -192 stopinj, pa postane trdna.

V naravi

Molekula ozona, katere formula je bila predstavljena zgoraj, se v naravi tvori med izpustom strele iz kisika. Poleg tega O 3 nastaja med oksidacijo smole iglavcev, uničuje škodljive mikroorganizme in velja za koristnega za ljudi.

Pridobivanje v laboratoriju

Kako lahko dobite ozon? Snov s formulo O 3 nastane s prehajanjem električnega razelektritve skozi suh kisik. Postopek se izvaja v posebni napravi - ozonizatorju. Temelji na dveh steklenih ceveh, ki sta vstavljeni ena v drugo. V notranjosti je kovinska palica, zunaj je spirala. Po priključitvi na visokonapetostno tuljavo se med zunanjo in notranjo cevjo pojavi razelektritev, kisik pa se pretvori v ozon. Element, katerega formula je predstavljena kot spojina s kovalentno polarno vezjo, potrjuje alotropijo kisika.

Proces pretvorbe kisika v ozon je endotermna reakcija, ki vključuje znatne stroške energije. Zaradi reverzibilnosti te transformacije opazimo razgradnjo ozona, ki jo spremlja zmanjšanje energije sistema.

Kemijske lastnosti

Formula za ozon pojasnjuje njegovo oksidacijsko moč. Sposoben je komunicirati z različne snovi medtem ko izgubimo atom kisika. Na primer, pri reakciji s kalijevim jodidom v vodnem mediju se sprosti kisik in nastane prosti jod.

Molekularna formula ozona pojasnjuje njegovo sposobnost, da reagira s skoraj vsemi kovinami. Izjema sta zlato in platina. Na primer, po prehodu kovinskega srebra skozi ozon opazimo njegovo črnjenje (nastane oksid). Pod delovanjem tega močnega oksidanta opazimo uničenje gume.

V stratosferi nastane ozon zaradi delovanja UV sevanja Sonca, ki tvori ozonsko plast. Ta lupina ščiti površino planeta pred negativni vpliv sončno sevanje.

Biološki učinek na telo

Povečana oksidacijska moč tega plinasta snov, tvorba prostih kisikovih radikalov kaže na njegovo nevarnost za človeško telo. Kakšno škodo lahko ozon povzroči človeku? Poškoduje in draži tkiva dihalnih organov.

Ozon deluje na holesterol v krvi, kar povzroča aterosklerozo. Z dolgotrajnim bivanjem osebe v okolju, ki vsebuje povečano koncentracijo ozona, se razvije moška neplodnost.

Pri nas ta oksidant spada v prvi (nevarni) razred škodljivih snovi. Njegova povprečna dnevna MPC ne sme presegati 0,03 mg na kubični meter.

Za dezinfekcijo se aktivno uporablja strupenost ozona, možnost njegove uporabe za uničenje bakterij in plesni. Stratosferski ozon je čudovit zaščitni zaslon zemeljsko življenje zaradi ultravijoličnega sevanja.

O koristih in škodi ozona

Ta snov se nahaja v dveh plasteh zemeljske atmosfere. Troposferski ozon je nevaren za živa bitja, negativno vpliva na pridelke, drevesa in je sestavni del urbanega smoga. Stratosferski ozon človeku prinaša določeno korist. Njegova razgradnja v vodni raztopini je odvisna od pH, temperature in kakovosti medija. V medicinski praksi se uporablja ozonizirana voda različnih koncentracij. Ozonoterapija vključuje neposreden stik te snovi s človeškim telesom. Ta tehnika je bila prvič uporabljena v devetnajstem stoletju. Ameriški raziskovalci so analizirali sposobnost ozona za oksidacijo škodljivih mikroorganizmov in zdravnikom priporočili uporabo te snovi pri zdravljenju prehladov.

Pri nas so ozonoterapijo začeli uporabljati šele konec prejšnjega stoletja. AT terapevtske namene ta oksidant ima lastnosti močnega bioregulatorja, ki lahko poveča učinkovitost tradicionalnih metod in se izkaže kot učinkovito neodvisno sredstvo. Po razvoju tehnologije ozonoterapije imajo zdravniki možnost, da se učinkovito spopadejo s številnimi boleznimi. V nevrologiji, zobozdravstvu, ginekologiji, terapiji strokovnjaki uporabljajo to snov za boj proti različnim okužbam. Za ozonoterapijo je značilna preprostost metode, njena učinkovitost, odlična prenašanje, pomanjkanje stranski učinki, poceni.

Zaključek

Ozon je močan oksidant, ki se lahko bori proti škodljivim mikrobom. Ta lastnost se pogosto uporablja v sodobni medicini. V domači terapiji se ozon uporablja kot protivnetno, imunomodulatorno, protivirusno, baktericidno, protistresno, citostatično sredstvo. Zaradi svoje sposobnosti obnavljanja motenj v presnovi kisika ji daje odlične možnosti za terapevtsko in profilaktično medicino.

Med inovativnimi metodami, ki temeljijo na oksidacijski sposobnosti te spojine, izpostavljamo intramuskularno, intravensko, subkutano dajanje te snovi. Na primer, zdravljenje preležanin, glivičnih kožnih lezij, opeklin z mešanico kisika in ozona je priznano kot učinkovita tehnika.

V visokih koncentracijah se ozon lahko uporablja kot hemostatično sredstvo. Pri nizkih koncentracijah pospešuje popravilo, celjenje, epitelizacijo. Ta snov, raztopljena v fiziološki raztopini, je odlično orodje za rehabilitacijo čeljusti. V sodobni evropski medicini široka uporaba prejeli manjšo in večjo avtohemoterapijo. Obe metodi sta povezani z vnosom ozona v telo z uporabo njegove oksidacijske sposobnosti.

V primeru velike avtohemoterapije se v veno bolnika injicira raztopina ozona z dano koncentracijo. Za majhno avtohemoterapijo je značilno intramuskularno injiciranje ozonizirane krvi. Poleg medicine je ta močan oksidant potreben v kemični proizvodnji.